AZ91-x鎂合金顯微組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂合金是目前實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度小，比強(qiáng)度和比剛度高，阻尼性，切削加工性能和鑄造性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此，越來(lái)越多的鎂合金產(chǎn)品已用于汽車(chē)、通訊和航天工業(yè)中。其中，得到最廣泛應(yīng)用的就是AZ91鎂合金。作為汽車(chē)輕量化的主要零部件之一的汽車(chē)輪轂的服役條件決定其必須具有較高的強(qiáng)度和韌性，AZ91的強(qiáng)度較高，基本可以足汽車(chē)輪轂的強(qiáng)度要求，但韌性不足。另外，目前AZ91合金的抗蠕變性能差，長(zhǎng)期工作溫度不超過(guò)120℃，使其無(wú)法用于制造對(duì)高

2、溫蠕變性能要求較高的汽車(chē)傳動(dòng)部件，因此開(kāi)發(fā)低成本并且具有良好的室溫及高溫性能的新型鎂合金就非常重要了。 本文采用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)/能量散射光譜(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、硬度、沖擊韌性以及拉伸性能測(cè)試等分析手段，系統(tǒng)地研究了添加不同含量的稀土元素鑭和準(zhǔn)晶中間合金以及熱處理工藝對(duì)AZ91合金的顯微組織與力學(xué)性能的影響。 添加稀土元素鑭研究結(jié)果表明：加入稀土元

3、素鑭的AZ91合金鑄態(tài)顯微組織由基體a-Mg固溶體、β-Mg17Al12相和針狀的Al11La3相組成，只是β-Mg17Al12相數(shù)量減少，且基體組織明顯細(xì)化；大部分鑭與鋁結(jié)合生成高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性的針狀稀土相(Al11La3)，從而改善晶界相的分布。鑄態(tài)合金的宏觀硬度值隨著La的加入量的增加而增加。當(dāng)加入1.0％的La時(shí)，室溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度分別比AZ91母合金提高了11％、11.5％，延伸率d略有下降，沖擊韌性達(dá)到峰值為9.94J

4、cm-2。在200℃拉伸時(shí)，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別比AZ91母合金提高了14.3％、11％和10％。固溶時(shí)效處理時(shí)，針狀A(yù)l11La3相并不溶解于基體中，但La的加入，推遲了時(shí)效硬化過(guò)程。 添加準(zhǔn)晶中間合金研究結(jié)果表明：在AZ91合金中加入鎂基準(zhǔn)晶中間合金以后，鑄態(tài)合金的顯微組織中除了a-Mg基體相、β-Mg17Al12相外還出現(xiàn)了高熱穩(wěn)定的準(zhǔn)晶相；鎂基準(zhǔn)晶中間合金的加入不僅使基體組織細(xì)化，而且使β-Mg17Al12相

5、由網(wǎng)狀分布變?yōu)閿嗑W(wǎng)分布，甚至使β-Mg17Al12顆?；?。合金的室溫和高溫(200℃)力學(xué)性能得到了一定的提高，尤其是加入MZYM準(zhǔn)晶中間合金的室溫沖擊韌性和高溫拉伸性能得到了大幅度的提高，當(dāng)加入5.2％的MZYM后，AZ91合金的沖擊韌性提高了152％，高溫(200℃)抗拉強(qiáng)度和延伸率較AZ91合金提高了38.6％和58.3％。 添加準(zhǔn)晶中間合金后AZ91熱處理研究結(jié)果表明：經(jīng)T4處理后，合金的晶粒尺寸沒(méi)有太大的變化，β-M

6、g17Al12相幾乎完全固溶于a-Mg基體中，準(zhǔn)晶顆粒相在形貌上沒(méi)有變化；經(jīng)T6熱處理后，合金組織中重新析出β-Mg17Al12相，但其數(shù)量、尺寸與形貌有所不同，準(zhǔn)晶中間合金的加入延長(zhǎng)了β-Mg17Al12相的析出時(shí)間，而且抑制了β-Mg17Al12相的非連續(xù)析出；經(jīng)T6熱處理后，合金的室溫拉伸力學(xué)性能提高不很明顯，但合金的高溫(200℃)拉伸力學(xué)性能得到了大幅度的提高。AZ91-5.2％MZY合金，AZ91-3.4％MZYC，AZ91